成像原理与光学实验试题及答案

成像原理与光学实验试题及答案姓名：____________________

一、单项选择题（每题1分，共20分）

1.下列哪种情况会发生实像？

A.物体在凸透镜的焦点之外

B.物体在凸透镜的焦点之内

C.物体在凹透镜的焦点之外

D.物体在凹透镜的焦点之内

2.下列哪种情况下，光路最短？

A.光线从空气进入水中

B.光线从水中进入空气

C.光线从水中进入玻璃

D.光线从玻璃进入空气

3.下列哪种情况下，光会发生全反射？

A.光线从空气进入水中，入射角大于临界角

B.光线从水中进入空气，入射角小于临界角

C.光线从玻璃进入水中，入射角小于临界角

D.光线从水中进入玻璃，入射角大于临界角

4.下列哪种情况下，凸透镜会成放大的实像？

A.物体在凸透镜的焦点之外

B.物体在凸透镜的焦点之内

C.物体在凸透镜的焦点处

D.物体在凸透镜的2倍焦距之外

5.下列哪种情况下，凹透镜会成放大的虚像？

A.物体在凹透镜的焦点之外

B.物体在凹透镜的焦点之内

C.物体在凹透镜的焦点处

D.物体在凹透镜的2倍焦距之外

6.下列哪种情况下，光会发生折射？

A.光线从空气进入水中

B.光线从水中进入空气

C.光线从水中进入玻璃

D.光线从玻璃进入空气

7.下列哪种情况下，光会发生反射？

A.光线从空气进入水中

B.光线从水中进入空气

C.光线从水中进入玻璃

D.光线从玻璃进入空气

8.下列哪种情况下，光会发生散射？

A.光线从空气进入水中

B.光线从水中进入空气

C.光线从水中进入玻璃

D.光线从玻璃进入空气

9.下列哪种情况下，光会发生衍射？

A.光线从空气进入水中

B.光线从水中进入空气

C.光线从水中进入玻璃

D.光线从玻璃进入空气

10.下列哪种情况下，光会发生干涉？

A.光线从空气进入水中

B.光线从水中进入空气

C.光线从水中进入玻璃

D.光线从玻璃进入空气

二、多项选择题（每题3分，共15分）

11.下列哪些情况下，凸透镜会成实像？

A.物体在凸透镜的焦点之外

B.物体在凸透镜的焦点之内

C.物体在凸透镜的焦点处

D.物体在凸透镜的2倍焦距之外

12.下列哪些情况下，凹透镜会成虚像？

A.物体在凹透镜的焦点之外

B.物体在凹透镜的焦点之内

C.物体在凹透镜的焦点处

D.物体在凹透镜的2倍焦距之外

13.下列哪些情况下，光会发生折射？

A.光线从空气进入水中

B.光线从水中进入空气

C.光线从水中进入玻璃

D.光线从玻璃进入空气

14.下列哪些情况下，光会发生反射？

A.光线从空气进入水中

B.光线从水中进入空气

C.光线从水中进入玻璃

D.光线从玻璃进入空气

15.下列哪些情况下，光会发生干涉？

A.光线从空气进入水中

B.光线从水中进入空气

C.光线从水中进入玻璃

D.光线从玻璃进入空气

三、判断题（每题2分，共10分）

16.凸透镜只能成实像。（）

17.凹透镜只能成虚像。（）

18.光在真空中的速度是3×10^8m/s。（）

19.光的折射率越大，光线折射角度越小。（）

20.光的反射定律适用于所有反射现象。（）

四、简答题（每题10分，共25分）

21.简述凸透镜成像的规律，并说明成像的性质（实像或虚像）与物距和焦距的关系。

答案：凸透镜成像规律如下：

（1）当物体位于凸透镜的2倍焦距之外时，成倒立、缩小的实像；

（2）当物体位于凸透镜的2倍焦距与焦点之间时，成倒立、放大的实像；

（3）当物体位于凸透镜的焦点处时，不成像；

（4）当物体位于凸透镜的焦点与透镜之间时，成正立、放大的虚像。

成像的性质与物距和焦距的关系如下：

-物距越大，成像越小；

-物距越小，成像越大；

-当物距等于焦距时，不成像；

-当物距小于焦距时，成像为虚像，且物距越接近焦点，虚像越大。

22.简述凹透镜成像的规律，并说明成像的性质（实像或虚像）与物距和焦距的关系。

答案：凹透镜成像规律如下：

（1）当物体位于凹透镜的焦点之外时，成倒立、缩小的实像；

（2）当物体位于凹透镜的焦点处时，不成像；

（3）当物体位于凹透镜的焦点与透镜之间时，成正立、放大的虚像。

成像的性质与物距和焦距的关系如下：

-物距越大，成像越小；

-物距越小，成像越大；

-当物距等于焦距时，不成像；

-当物距小于焦距时，成像为虚像，且物距越接近焦点，虚像越小。

23.简述光在两种介质交界面上的反射现象，并说明反射定律的内容。

答案：光在两种介质交界面上的反射现象是指光线从一种介质射入另一种介质时，部分光线返回原介质的现象。反射定律的内容如下：

（1）反射光线、入射光线和法线在同一平面内；

（2）反射光线和入射光线分居法线的两侧；

（3）反射角等于入射角。

五、论述题

题目：解释为什么凸透镜能够成实像，而凹透镜只能成虚像，并举例说明这两种透镜在实际应用中的区别。

答案：凸透镜能够成实像的原因在于其曲率使得光线在通过透镜后发生会聚。当物体位于凸透镜的焦点之外时，入射光线经过透镜后会发生折射，并在透镜的另一侧会聚，形成一个实像。这个实像是倒立的，且可以根据物距和焦距的不同，形成放大的、等大的或缩小的实像。

凹透镜只能成虚像的原因则相反，其曲率使得光线在通过透镜后发生发散。当物体位于凹透镜的焦点之外时，入射光线经过透镜后同样会发生折射，但由于凹透镜的曲率，光线发散，并不会在透镜的另一侧会聚。因此，形成的虚像是正立的，且始终是缩小的。

在实际应用中，凸透镜和凹透镜有以下区别：

1.凸透镜：常用于放大镜、显微镜、望远镜等光学仪器中，以及眼镜矫正视力等。凸透镜的成像特性使得它可以放大物体，便于观察细节。

2.凹透镜：常用于矫正近视眼镜、太阳镜等。凹透镜的成像特性使得它可以分散光线，减少进入眼睛的光量，从而减轻眼睛的疲劳。

举例来说，放大镜使用凸透镜来放大文字或物体，使得观察者能够更清楚地看到细节。而近视眼镜使用凹透镜来分散光线，使得光线在进入眼睛之前就被适当分散，从而在视网膜上形成清晰的图像。这两种透镜在成像原理和实际应用上有着明显的不同。

试卷答案如下：

一、单项选择题（每题1分，共20分）

1.A

解析思路：实像是由实际光线会聚形成的，凸透镜在物体位于焦点之外时，光线会聚在焦点之外，形成实像。

2.A

解析思路：光从空气进入水中时，由于水的折射率大于空气，光线会向法线方向折射，光路变长。

3.A

解析思路：全反射发生在光从光密介质进入光疏介质时，入射角大于临界角，光线不会进入第二种介质，而是完全反射。

4.A

解析思路：凸透镜在物体位于焦点之外时，光线会聚在焦点之外，形成倒立、缩小的实像。

5.B

解析思路：凹透镜在物体位于焦点之内时，光线发散，但可以通过透镜延长线相交，形成正立、放大的虚像。

6.A

解析思路：光从空气进入水中时，由于水的折射率大于空气，光线会向法线方向折射，发生折射现象。

7.A

解析思路：光从空气进入水中时，部分光线返回原介质，发生反射现象。

8.B

解析思路：光从水中进入空气时，光线从光密介质进入光疏介质，发生散射现象。

9.A

解析思路：光从空气进入水中时，由于水的折射率大于空气，光线会向法线方向折射，发生衍射现象。

10.A

解析思路：光从空气进入水中时，由于水的折射率大于空气，光线会向法线方向折射，发生干涉现象。

二、多项选择题（每题3分，共15分）

11.AD

解析思路：凸透镜在物体位于2倍焦距之外时，成倒立、缩小的实像；在物体位于2倍焦距与焦点之间时，成倒立、放大的实像。

12.BC

解析思路：凹透镜在物体位于焦点之外时，成倒立、缩小的实像；在物体位于焦点与透镜之间时，成正立、放大的虚像。

13.AB

解析思路：光从空气进入水中或从水中进入空气时，由于折射率的变化，光线会发生折射现象。

14.AB

解析思路：光从空气进入水中或从水中进入空气时，部分光线返回原介质，发生反射现象。

15.AB

解析思路：光从空气进入水中或从水中进入空气时，由于折射率的变化，光线会发生干涉现象。

三、判断题（每题2分，共10分）

16.×

解析思路：凸透镜不仅可以成实像，也